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继电器的保护原理范文1
关键词：电涌保护器；SPD；雷电反击；雷电感应；现代建设
中图分类号：TU856
文献标识码：A
文章编号：1009-2374（2012）26-0093-03
1 概述
在信息化带动工业化的引导下，各类信息设备、计算机、精密仪器等的应用越来越广泛。而此类精密电子产品具有工作电压低、耐压性差、高敏感性、抗干扰能力差等特点，因而在受到外界电流脉冲，尤其是雷电产生的影响下，极易受到损害。因此，防雷电保护在现代建设项目中显得尤为重要。
SPD全称是Surge Protective Device，也称为电涌保护器，是限制雷电反击、雷电感应和过压而产生顺势电压并释放电流的重要器件。作为雷电保护设备体系中的重要组成部分，SPD已经广泛应用在电力、交通、机场等各个行业。
2 电涌保护器的工作原理及分类
电涌保护器是电子设备防止雷电保护中重要的组成部分，是用于限制瞬态过电压和泄放浪涌电流的装置，它至少应包含一个非线性元件。电涌保护器并联在被保护设备两端。泄放浪涌电流、限制浪涌电压都是通过其非线性元件完成的。
2.1 工作原理
电涌保护器的类型可以根据其包含的非线性基本元器件的不同分类，通常电涌保护器的基本元件有放电间隙、气体放电管、压敏电阻和抑制二极管等。
2.1.1 放电间隙。一般由暴露在空气中的两根相隔一定间隙的金属棒组成，其中一根金属棒与所保护设备的电源线相连接，另一根金属棒与接地线相连接。当瞬时过电压进入线路后，两根金属棒之间产生高电位差，使间隙被击穿。从而把过电压的电荷引入接地线，达到了保护设备的作用。这种放电间隙的金属棒之间的距离可以根据需要调节且结构简单。
2.1.2 气体放电管。由相互离开的一对冷阴极板封装在充有惰性气体的玻璃管或陶瓷管内组成。通常为了提高放电管的敏感度，也可在放电管内充入助触发剂。
2.1.3 压敏电阻。主要成分是以金属氧化物半导体非线性电阻为主，当作用在两端的电压达到触发电压数值后，电阻对电压变得十分敏感。其特点是通留容量大，对瞬时过电压响应时间快。
2.1.4 抑制二极管。抑制二极管主要是钳制限压功能，工作在反向击穿区。由于抑制二极管的钳制电压低并且反应速度快，所以经常应用在多级保护电路的末端保护元件。
2.2 分类和特性
SPD从工作原理和性能上可以分为电压限制型、电压开关型、组合型。
2.2.1 电压限制型。电压限制型SPD的核心保护元件为各种非线性电阻性元件，具有连续的伏安特性，随着电流增加电阻连续地减小。在无电涌出现时SPD表现为高阻抗，随着电涌电流和电压的增加，阻抗连续减小，使其两端电压基本保持不变。此类SPD通常采用压敏电阻、抑制二极管为主要组件。
2.2.2 电压开关型。电压开关型SPD的核心保护元件为各种开关型器件，如开放的空气间隙、气体放电管、晶闸管等。开关器件也是非线性元件，但其伏安特性不连续，在电压较小时基本为开路状态，当电压达到一定数值时，电阻突然降低，两端成为导通状态。
2.2.3 组合型。组合型SPD是由电压开关型元件和电压限制型元件组合而成的，串联或者并联共同发挥作用。组合型SPD也具有非线性特性，但是不连续，有时候表现为电压开关特性，有时是电压限制型特性。
电压限制型SPD具有反应速度快的特点，但其电压保护水平不高，有延缓老化现象。电压开关型SPD电压保护水平高且不会老化。组合型SPD由于串并联方式和结构的差异，会表现出不同的特点。
3 电涌保护器的应用
3.1 过电压成因
通常将超过设计规定的正常工作电压的上限值电压称为“异常过电压”，又称“过电压”。电涌保护器就是防止过电压对电气线路和电子设备中的电路、元件造成破坏。
过电压可能来自外部，也可能来自内部设备和装置。外部侵入的过电压可以通过导线、线路、管路传导进入，也可以通过线路之间的电磁感应、静电感应产生；内部过电压则可能由电路异常、开关动作产生。根据过电压的产生原因，可以将过电压大致分为雷电过电压、操作过电压、暂态过电压、静电等。
3.1.1 雷电过电压。由直击雷产生，通过导线或线路传导到电子设备；由于雷电对地面放电，对附近1.5km范围内的导线和导体产生电磁感应，从而传导到电子设备。雷电过电压的特点是持续时间短、峰值高。
3.1.2 操作过电压。操作过电压是由于在电路中存在大量能储存能量的元器件，如电容中的静电场能量和电感中的磁能等，在电路状态突变时产生能量转换，进而引起振荡而出现的过电压现象。通常，电路中的断路器、隔离开关、继电器、可控硅开关等在进行通断动作时，都可以对开关两端产生过电压。操作过电压的持续时间比雷电过电压长且衰减快。
3.1.3 暂态过电压。暂态过电压是当电力系统发生故障时，切断负荷或谐振时所产生的电压过高现象。其特点是持续时间长。
3.1.4 静电。在天气干燥的季节，人体与衣服间摩擦会使人带电，当带电的人体与电子设备接触时，就会对电子设备放电产生过电压。静电放电的特点是电压高，时间很短。
3.2 SPD选择与应用
针对不同原因产生的过电压，其电涌保护器SPD的选用也不同。在实际应用中，要考虑一下几方面选择使用：
3.2.1 电涌保护器SPD通常安装在电源线、信号线上对其进行保护。对于安装在电源线的SPD，要根据被保护对象的电气参数选择SPD的通流量、负载能力、残压和响应速度等，以便与被保护设备配合使用。对于信号线上安装的SPD，要根据信号线传输的信号电压选取。由于信号传输一般都为低电压，在不影响信号的传输前提下，通常采用限制线路上传输的最高电压从而保护线路。
3.2.2 电涌保护器的电压保护电压值应小于被保护设备的冲击耐压值，这是基本原则。当线路电压超过被保护设备冲击耐压值时，被保护设备将受到损坏。当进线端电涌保护器保护电压与被保护设备耐压值之比过高时，可以加装二级电压保护器。采样逐级降压引流的方式可以达到保护效果。
3.2.3 采样多级SPD保护时，其流通量应是逐级减小的。第一级应选用大通流量SPD，第二、三级选择通流量小的SPD。需要注意的是，当采用多级SPD保护时，要避免SPD残压过高和响应速度慢的原因，从而使被保护电路受损。
3.2.4 尽量减小电涌保护器和被保护设备两端引接线的长度，每只并联SPD引接线总长度不宜超过0.5m，以减少引线的电感产生的压降对设备的影响。
3.2.5 当进线端电涌保护器与被保护设备电气间的距离大于30m时，应在离被保护设备尽可能近的位置加装另一个电涌保护器。
3.2.6 在实际应用中应选较大通流量或者热备份SPD。雷击过程往往是多次瞬间产生，通流量大的SPD使用寿命较长，有利于设备的保护。
3.2.7 对于SPD引入和引出线应用扎带或胶布将其紧密捆扎在一起，这样能有效地消除感应磁场，降低压降。
3.2.8 要防止交叉耦合对设备线路的影响。雷电或其他脉冲信号线路在未通过SPD前，可以认为是一个强电磁场辐射源；当通过SPD后将可以视为稳定的线路，此线路不可再与已通过SPD的线路靠近，这样容易产生“二次辐射”。
4 结语
电涌保护器在现代化建设领域中的作用越来越重要，选择并使用好电涌保护器是防雷保护中的重要环节。SPD的使用必须考虑建筑物具体情况、被保护设备的具体对象以及合理正确的技术参数和接入方式，只有这样才能使系统安全的运行，电子设备受到可靠的保护。
参考文献
[1] 建筑物防雷设计规范（GB 50057-94）[S]．2000．
[2] 叶蜚誉．关于电涌保护器选配文章的讨论[J]．电气工程应用，2003，（3）．
[3] 林滨．浅谈建筑物防雷接地的施工[J]．福建建筑，2010，（8）.
[4] 张维．建筑防雷接地系统的施工实践[J]．华北科技学院学报，2010，（7）．
继电器的保护原理范文2
关键词：漏电保护；性能参数；安装技术
Abstract: based on the working principle and leakage protector performance parameters, and according to the specific case analysis, and expounded the protection configuration parameters and the detailed characteristics, and gives the attention in the installation, and in the light of the construction site leakage protector the frequent trip to the common problems and puts forward concrete measures.
Keywords: leakage protection; Performance parameters; Installation technology
中图分类号： TM934.31 文献标识码： A 文章编号：
1 漏电保护器结构及工作原理
漏电保护是一种电流动作型漏电保护，它适用于电源变压器中性点接地系统（TT和TN系统），也适用于对地电容较大的某些中性点不接地的IT系统（对相－相触电不适用）。
1.1 结构分析
常用漏电断路器系电流动作型电子式漏电断路器，主要部件有：主开关、零序电流互感器、电子放大部件、漏电脱扣器、实验装置，全部部件均安装在一个塑料外壳中。
1.2 工作原理
当被保护线路或电源设备出现过载或短路时，主开关中的复式脱扣器完成瞬时或延时脱扣动作，从而切断电源起到过载或短路保护作用。当被保护电路中有漏电或人身触电时，只要剩余电流达到整定动作电流值，零序电流互感器的二次绕组就输出一个信号，并通过漏电脱扣器动作，从而切断电源，起到漏电和触电保护作用，工作原理如图1。
图1 漏电保护工作原理
在正常情况下（无触电或漏电故障发生），由电流定律知道：三相线和中性线的电流向量和等于零，即：
Ia＋Ib＋Ic＋IO＝0（2）
因此，各相线电流在零序电流互感器铁芯中所产生磁通向量之和也为零，即：
Φa＋Φb＋Φc＋ΦO＝0（3）
当有人触电或出现漏电故障时，即出现漏电电流，这时通过零序电流互感器的一次电流向量和不再为零，即：
Ia＋Ib＋Ic＋IO≠0（4）
零序电流互感器中磁通发生变化，在其副边产生感应电动势，此信号进入中间环节，如果达到整定值，使励磁线圈通电，驱动主开关，立即切断供电电源，达到触电保护。
1.3 漏电保护器性能参数说明
1.3.1 额定漏电动作电流（In）
它是指在规定条件下，漏电保护器必须可靠动作的漏电动作电流值。国家标准（GB6829—86）规定有计15个等级，在0.03A（30mA）以下为高灵敏度，0.03～1A为中灵敏度，1A以上为低灵敏度。
1.3.2 额定漏电不动作电流（In0）
这是为防止漏电保护器误动作的必需技术参数，即在电网正常运行时允许的三相不平衡漏电流。国家标准规定In0不得低于In的1/2。
1.3.3 漏电动作分断时间t
动作时间是从突然施加漏电动作电流开始到被保护主电路完全被切断为止。为达到人身触电时的安全保护作用和适应分级保护的需要，漏电保护器分快速型、延时型及反时限型三种。
2 漏电开关的参数配置的案例分析
在实际使用过程中不但要考虑各级漏电开关的参数配置问题，还应根据施工现场的工程特点，具体问题具体对待，不可对各类工程生搬硬套，例如各个工程的机械设备、负荷状况、场地情况等各不相同，所以漏电开关的参数配置应灵活掌握。
常用的一级箱104，多用于电源总进线处，600A主回路作为正常供电，100A作为临时照明或紧急检修使用。
DZ20L－630/3N的In＝100－300－500mA，In0＝50－150－250mA，分断时间t≤0.4s；
DZ20L－400/3N的In＝100－200－300mA，In0＝50－100－150mA，分断时间t≤0.2s；
DZ15L－100/4901的In＝30mA，In0＝15mA，分断时间t＜0.1s。
如果3个分支回路DZ20L－400/3N的参数设定为In＝200mA，In0＝100mA，分断时间t≤0.2s；则主回路DZ20L－630/3N的参数设定为In＝500mA，In0＝250mA，分断时间t≤0.4s。由上面各级开关的额定漏电动作电流In、额定漏电不动作电流In0、漏电动作分断时间t三个性能参数的配合情况，参考用电不同时系数，分支回路的额定漏电动作电流In≤主支回路的额定漏电动作电流In；分支回路的额定漏电动作电流In0≤主支回路的额定漏电动作电流In0；分支回路的漏电动作分断时间t≤主支回路的漏电动作分断时间t，由此可知此方案是比较合理的。
二级箱203，多用于电源的分配，二级箱不设漏电保护，只有短路和过载保护。
三级箱301，用于负载设备的电源控制，也是距离操作人员最近、最直接的保护，在实际使用中是安全问题的最关键部分。
DZ15L－100/4901的In＝30mA，In0＝15mA，分断时间t＜0.1s。
考虑到人体的安全电流允许值为30mA，时间也缩小到最低，由此可知此方案是合理的。
3 施工现场漏电保护器频繁跳闸的原因
3.1 漏电保护器布局不合理
根据《施工现场临时用电安全技术规范JCJ46－2005》，在临时用电总配电箱和开关箱中应装设漏电保护器，形成三级配电二级漏电保护的模式。首先需要从技术的角度，根据施工现场实际情况对漏电保护器进行合理布置。在一些比较大的施工现场，需要将整个工地按专业或不同的施工队划分为若干个小的漏电保护范围，在每个保护范围内形成二级漏电保护，必要时形成三级漏电保护，这样可以提高每个保护范围内二或三级漏电保护的保护灵敏度，提高保护范围内故障漏电时的漏电保护器的动作率，减少总漏电保护器跳闸。合理的布置也可以促使各个施工队自主管理和方便项目部的统一管理。如果能通过加强对工地漏电保护器的管理，使每个漏电保护范围内的二级漏电保护处于有效保护状态，就可以大大地减少工地总漏电保护器的频繁跳闸机率。
继电器的保护原理范文3
关键词 继电器；继电保护；可靠性
中图分类号 TM774 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)082-0148-02
随着科学技术的飞速发展，电子技术、计算机技术和通信技术带领了继电保护的快速发展。然而继电保护中继电器可靠性的检测装置存在着不少问题，比如由于继电器没有一个完备且成熟的可靠性检测装置而得不到普遍性应用。这种情况下，提出了一种利用现代计算机、通信和控制技术等基于功能集成和模块化测试设备的方案。众所周知，增强继电器可靠性的最终目的是降低事故发生率。继电器是继电保护的核心，然而继电保护运用十份广泛，一旦继电保护出现问题或纰漏，就会引起大面积停电，给社会的国民经济带来严重不便。因此，本文对电力系统中继电器系统的可靠性研究具有重要的现实意义。
1 继电器的选择和使用
针对不同继电器的选择，继电器的使用参数也不同。参数的选择直接关系到继电器能够正常工作。有继电保护的继电器既可节约电能量又可保证试验的准确性。
1.1 可靠性参数
影响继电器可靠性的参数很多，如：灵敏度、吸合电流、工作电流、释放电流、线圈电阻、触点电路电阻等参数，下面就对这些参数进行具体分析。
1）灵敏度，指的是当继电器线圈输入一定的功率值时，继电器的吸合能力。其特性是将使衔铁运动并驱动触点转换的最小功率输给继电器的线圈。通常情况下，灵敏度的定义一般是吸合磁动势。当吸合磁动势值最小时，继电器则被认为是最灵敏的；反之，则是不灵敏的。例如，极化继电器吸合磁动势的值比起中性继电器的吸合磁动势的值就较小，因此，相比之下，极化继电器具有较高灵敏度。
2）吸合电流，它是继电器检验控制所需的参数就，它的作用是表明继电器在调整时突出其稳定性和结构零件的稳定性。
3）工作电流，线圈的工作电流在一定的条件下，在技术文件中以额定值正负公差的形式规定，工作电流的上限值和下限值存在一定的范围内，上限值不超过其流经导线通电时所产生的固有温升值，下限值取决其最小安全系数，并能保证在一定的吸合时间内，电源电压下降和导线电阻增加时，继电器能正常的工作。所以，在工作电流稳定的情况下，继电保护中的继电器就可以可靠稳定的工作了。
4）释放电流，无论在何种情况下，释放电流都会引导着衔铁运动，同时帮助继电器释放。但电流下降到能使衔铁回复原位的数值时，继电器就会释放；反之，衔铁将不会帮助继电器释放。当衔铁恢复到原始位置时，有一最大电流作为继电器的最佳敏感度的指示标准。
5）线圈电阻，线圈电阻在20℃的温度环境下，继电器线圈的电阻值是继电器本身固有的特性。但在其他温度情况下，线圈电阻值需通过公式计算得出的。
6）触电电路电阻，触电电路电阻可以通过多种不同的方法计算出来，最常用的是伏安测量法。通过计算出来的电阻值评定继电器触点质量。其中需要注意的是，由于继电器表面接触电阻的测量比较困难，所以，接触电阻值的确定应该根据继电器触点所有电路的电阻值。
从上述的这些参数可以看出，继电器可靠性参数的选择对继电保护具有明确的关系，通过对这些参数的选择可以选择可靠性更高的继电器，从而使得继电器在继电保护的作用下充分发挥可靠性。
1.2 继电保护中继电器的使用
首先要了解熟悉继电器使用说明书中的一些专业术语，在遇到使用问题时能够明确的知晓继电器的问题之所在，使之在使用中发挥其可靠性。
1）继电器的种类及其原理：继电器的种类很多，这里以电磁继电器和热过载继电器为例进行分析说明。①电磁继电器：电气机械继电器（简称机电继电器）。其工作原理是一个依据固定导线绕组的磁场作用于活动的铁磁等零件，通过控制输入和输出回路来控制整个电路，在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等重要作用。②热过载继电器：低压保护类电器中的元件。其工作原理是利用两个金属片在受热后产生弯曲变形的力，让电动机在过载时，热过载继电器能发出动作信号使触点线圈断电，使电动机主电路断开，从而保护电动机不因过载而绝缘损坏、寿命降低、甚至烧毁，能保护系统正常工作。
2）应用术语及其含义：①吸合时间：当继电器吸合时，从继电器施加工作电压的瞬间起至任一动合触点第一次闭合或任一动断触点第一次断开或至任一转换触点的断开电路第一次闭合时的时间间隔。②释放时间：当继电器释放时，从绕组切断电源瞬间起至任一动断触点第一次闭合，任一动合触点第一次断开，或任一转换触点的断开电路第一次闭合时的时间间隔。③吸合电流：当继电器吸合时，线圈上所产生的最小电流值。④释放电流：当继电器释放时，线圈上所产生的最大电流值。⑤工作电流：在所允许的吸合时间内，继电器达到吸合状态时线圈上产生的电流值。⑥接触电阻：由组成触点电路的簧片、接线柱等零件电阻和触点过渡电阻组成的一种集成电阻。
2 电磁继电器与热过载继电器可靠性研究
1）电磁继电器在使用过程中主要依靠八点措施提高系统可靠性，分别是：线圈的瞬态抑制、冗余设计技术、触电的降额使用、避免不同型号继电器的并联控制、低电平负载时的措施、继电器线圈功耗的考虑、继电器线圈激励量考虑、串联电阻向继电器供电的考虑、继电器使用过程中在考虑电力系统供电电压的波动、继电器工作时动作的加速、继电器负载性质等不同情况下时，根据上述的八项措施选择相适应的解决可靠性问题的方法，并做出与之相配合的研究方案。
2）热过载继电器是种低压电器元件，使用过程中出现的故障较多，电动机烧毁是常见故障，这是由于热过载继电器可靠性较低。该种继电器主要有两种失效模式：拒动和误动。针对这种继电器出现的故障及失效模式，常常将保护成功率的高低作为其可靠性的衡量指标。热过载继电器可靠性的衡量指标是需全面衡量这种继电器可靠性的，是要能反映产品使用要求的，要能体现出产品的差错之处的。
其中，可靠性的指标在五种等级数据的检测方案如下表1所示：
在验证试验中，通过不可接受成功率值估算热过载继电器拒动和误动存在的概率。可靠性试验的设计方案中提出的可靠性检测方法可帮助热过载继电器可靠性的做进一步研究。
3 结束语
继电器的可靠性直接关系到继电保护的效果。本文对继电保护和继电器的一系列情况进行了阐述，通过对参数的具体描述，为电力系统选择一个可靠性强的继电器提供依据，从而使得继电器能更好地在电力系统中发挥其可靠性的作用。同时通过对继电保护的原理和继电保护在继电器中运用的描述，以及电磁继电器与热过载继电器的举例，显示出继电器可靠性的重要性。
参考文献
[1]管振欣.浅谈继电保护原理及发展[J].科技创新与应用,2012,3.
[2]李明侠.浅谈继电保护的发展历史和未来趋势[J].百科论坛,2011,8.
继电器的保护原理范文4
关键词 继电器；游艺机设备；应用；控制系统
中图分类号 TN914 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)062-0115-01
继电器是电气控制系统，常用于自动化控制线路中，是游艺机电气控制系统必不可少的一种控制系统，其继电器的选择的型号规格以及类型对游艺机设备的运行的安全可靠性具有非常重要的作用，本文主要根据继电器的工作原理和结构进行分析电磁继电器和固态继电器等继电器在游艺机设备上选用。
1 继电器的工作原理和结构
继电器是一种电气控制系统，它通常应用于自动化控制线路中，其作用实际上是用小电流控制大电流的一种的自动开关，因此继电器在电路的作用主要有安全保护、转换电路以及自动控制等作用。常用继电器种类主要有电磁式继电器、热敏干簧继电器、固态继电器以及时间继电器。
其中电磁继电器是最为常见的一种继电器，电磁继电器的工作原理为：当线圈通电后，铁心被电磁铁磁化，从而产生电磁效应，在电磁力的作用下，衔铁就会克服弹簧的拉力吸向铁芯，带动衔铁的动触点动作，与静触点吸合，当线圈断电后，电磁力消失，衔铁就会在弹簧的反作用力下返回到原来的位置，使动触点与静触点断开，切断电路。它的工作原理和基本结构如图1所示。
固态继电器（SSR）是具有隔离功能的无触点的电子开关，在开关的过程中没有机械接触部件，所以固态继电器除了有电磁继电器的特点外，它还具有逻辑电路兼容、耐冲击耐震防腐防潮能力好，灵敏度高、输入功率小、输出控制功率大、电磁兼容性好以及安装位置没有限制等优点。固态继电器主要是以两个接线端作为输入端，另外两个接线端作为输出端的元器件，而中间主要采用隔离器件实现输入输出电的隔离[1]。固态继电器有交流固态继电器和直流固态继电器之分，交流固态继电器只能输出控制交流信号，而直流固态继电器只能输出控制直流信号。
2 继电器在游艺机设备中的应用
游艺机是一种供人们娱乐的设备，随着自动化技术的提高，电气设备的发展，目前游艺机设备正向着高速化、自动化智能化的方向发展，在游艺机设备设计应该注意最为重要的一点就是保证设备运行的安全性和稳定性，所以在对游艺机设备的电气装置设计时，在选择继电器时，首先应该将安全稳定放在第一位，下面主要进行分析不同的继电器在游艺机设备中应用的特点及效果。
2.1 游艺机设备中继电器的选择
在游艺机电气设备设计时，对于继电器的选择应该注意不同的游艺机设备其选择的继电器设备也是不同的，所以应该首先进行分析游艺机设备的控制电路的电源电压，电源电压所能够提供的最大电流以及被控制电路的电流和电压、还应该进行分析游艺机设备中被控制电路是否需要触点，如果需要则需要几对动静触点，并且在选择继电器时，以控制电路的电源电压作为选择的依据[2]。在确定继电器的使用条件之后，还应该根据相关的资料，找出需要的继电器的规格以及型号，如果手中有继电器则应该根据资料进行核对此继电器是否符合要求。在选择的继电器的过程中还应该注意继电器的体积的大小，如果继电器的体积比较大，则应该充分考虑继电器的放置和固定，如果继电器是小型的，则应该进行充分考虑电路板安装布局。如果是游艺机的遥控装置，则应该选择超小型的继电器产品。
2.2 电磁继电器在游艺机设备中的应用
电磁继电器主要是利用低电流、低电压电路通断间接控制强电流、高电压的一种电气装置，电磁继电器主要电磁铁的通断进行控制电路的一种装置，电磁继电器在游艺机设备中应用，主要对于大型的游艺机设备的启动停止采用控制电路进行控制，这样能够减少突然停止或者突然启动对游艺机设备造成的危害，在游艺机电气设备中，一般游艺机设备的自动报警器也是采用电磁继电器的原理进行控制，比如当游艺机设备的温度升高到一定的程度时，游艺机设备中的水银温度计的水银面达到金属丝的位置，则水银将电磁铁电路接通，电磁铁吸引弹簧片，促动电铃的电路闭合，进而导致电铃响达到报警，当温度下降后，水银面离开金属丝，电磁铁电路断开，则电铃电路断开，电铃不会发出报警声音。并且电磁继电器还具有缺相保护、过载保护以及短路等保护作用。
2.3 固态继电器在游艺机设备中的应用
固态继电器主要是采用集成电路、分离的电子元器件、混合微电路技术等形成的一种无触点继电器特性，这种继电器具有可靠性高、开关速度快、电磁干扰小、无火花、灵敏度高等特点。这种继电器在游艺机设备中应用，比较适合用于小型的游艺机设备、灵敏度高的游艺机设备。在游艺机设备中选用固态继电器时，应该遵循以下原则：在小电流规格的印刷电路板采用固态继电器时，由于固态继电器的引线端子为高导热材料，所以在使用应注意温度不能大于250℃，还应该充分考虑游艺机设备的周围的环境温度，这样保证固态及继电器在游艺机设备中的安全性和可靠性。在游艺机设备采用固态继电器是，还应该注意负载浪涌特性对继电器的影响。由于很多游艺机设备在接通的瞬间会产生较大的浪涌电流，由于设备设置的比较紧密，从而造成热量不能及时进行散发，所以将会导致固态继电器内部的可控硅损坏，所以在游艺机设备中选用继电器时，应该注意负载的浪涌特性，从而保固态继电器在稳态工作的前提下能够承受浪涌电流。
3 总结
随着自动化技术的提高，电气设备的发展，目前游艺机设备正向着高速化、自动化智能化的方向发展，游艺机是一种供人们娱乐的设备，在游艺机设备设计应该注意最为重要的一点就是保证设备运行的安全性和稳定性，所以在对游艺机设备的电气装置设计时，在选择继电器时，首先应该将安全稳定放在第一位。只有保证设备的安全性和运行的稳定性，才能保证游艺机给人们带来的乐趣，才能不断提高游艺机设备的为人们带来的贡献。
参考文献
[1]王彦勇.浅谈电磁继电器参数、种类和选用方法[J].家庭电子(爱好者),2005,3:52-53.
继电器的保护原理范文5
【关键词】非电量保护;单重化;双重化;三取二
1.引言
换流变压器和平波电抗器是高压直流输电系统的核心设备，除了设置电量保护作为保护，同时还设备了数量众多的非电量保护。非电量保护作为换流变和平抗的重要保护，可直接出口跳闸，其可靠性尤为重要，处理非电量保护的优化设置问题有利于提高保护系统的可靠性[1]。
为了提高换流站非电量保护的可靠性，根据国家电网公司生产技术部要求，湖北电力公司在2012年对江陵换流站实施了非电量保护的三取二改造。通过对已有的几种非电量保护设计方案进行分析对比，并结合江陵换流站的实际情况，确定了完全双重化的功能三取二保护方案，实现了江陵站换流变和平抗设备的瓦斯、油流等非电量继电器的三取二改造。实现“三取二”保护方案极大地提高了高压直流输电系统的可靠性，有效降低了换流站非计划停电的几率。
2.现有的几种非电量保护配置方案
（1）非电量保护单重化方案
在早期的高压直流输电工程中，对设备非电量保护的重要性认识不足，设备的非电量保护主要是采用单重化的保护设计。图1为单重化保护的原理图。
图1 单重化保护的原理图
单重化保护配置方案中，从设备非电量继电器（如换流变本体瓦斯继电器）接点来的信号进入非电量保护装置，经过保护装置重动后出口跳闸及报警信号。
单重化保护配置存在明显的缺点：
1）非电量继电器单一接点的误动将导致跳闸出口，引起直流系统非计划停运。
2）任意单一保护元件（如继电器、非电量保护装置、信号电缆等）的故障，将导致直流系统的拒动或误动。
国家电网公司统计了2002年以来高压直流输电工程因换流变压器非电量保护误动导致直流系统非计划停运的情况，统计研究结果表明，换流变压器非电量保护误动的重要原因之一就是非电量保护逻辑设计不合理，缺乏防止误动的措施[2]。
（2）非电量保护双重化方案
由于单重化保护配置在实际运行中存在明显的缺陷，因此高压直流输电工程一般采用非电量保护双重化配置方案。非电量保护双重化方案的原理图如图2所示。
图2 双重化保护的原理图
双重化保护配置方案中，利用扩展继电器对设备非电量继电器的接点信号进行扩展，分别送至两套独立的非电量保护装置，两套独立的非电量保护装置对继电器接点信号进行逻辑判断并出口跳闸和报警信号。
双重化保护配置比单重化保护装置增加了一套保护装置，使得保护防拒动的水平得到了极大的提高。
（3）非电量三取二保护方案
直流系统的重要性要求保护具有极高的防误动和拒动的能力[3]，而“三取二”保护逻辑具有较高的可靠性，因此在目前的高压直流输电系统中非电量保护更多地使用“三取二”配置方案。在“三取二”保护配置方案中，设备的非电量继电器至少提供三副独立的跳闸接点，保护装置对接点信号进行判断，三副接点中至少有两副接点动作，才出口跳闸。
采用“三取二”保护方案，当一副接点误动作时，保护并不出口跳闸，因此能有效防止保护误动。当其中一副接点因故障而不动作，此时如果另外两副接点正常动作，保护仍能正确出口跳闸，因此能有效地防止保护拒动。
目前工程中采用的典型的“三取二”保护方案分为出口三取二和功能三取二两类。
1） 出口三取二
出口三取二的原理图如图3所示。在出口三取二保护配置方案中，设备的每一个非电量继电器（如换流变的本体瓦斯继电器和有载调压瓦斯继电器等）提供三副跳闸接点，每副接点信号分别上送至三套同样的非电量保护装置中，每一台保护装置对每个继电器发送的一副接点信号进行开入处理并出口保护。在三台保护装置的出口配置有“三取二”模块，对三台保护装置的出口信号进行逻辑判断，若同时有两台保护装置出口跳闸，则出口跳闸。
图3 出口三取二保护的原理图
2）功能三取二
功能三取二的原理图如图4所示。在功能三取二保护配置方案中，设备的每一个非电量继电器提供三副跳闸接点，设备所有继电器的三副跳闸接点同时上送至“三取二”非电量保护装置。保护装置对开入的接点信号进行逻辑判断，只有当同一个非电量信号的三副接点中至少有两副接点动作时，保护装置才出口跳闸。
图4 功能三取二保护的原理图
与出口三取二方案相比，功能三取二方案具有以下优点：
可靠性更高。两种方案均能有效防止同一继电器其中一副接点误动作而导致的保护误动作。但是当设备两台不同的继电器同时有一副接点因故障而误动作时，出口三取二会发生保护误动作，而功能三取二不会因此而误动作，因此放误动的可靠性更高。
因此在实际工程应用中普遍采用功能三取二方案。
实际工程中，为体现换流变压器非电量保护的灵敏性、选择性、可维护性和高可靠性，一般采用完全双重化的“三取二”逻辑保护配置方案。基于功能三取二的完全双重化三取二方案的原理图如图5所示。
图4 电源三重化保护的原理图
使用完全双重化三取二方案，非电量保护的三副接点同时分别送入两套相同的三取二非电量保护装置，两套保护装置独立进行三取二判断，并出口保护信号。当其中一套三取二非电量保护装置发生故障拒动，另一套保护装置仍能正确出口保护，能有效防止保护拒动。
3.工程应用
江陵换流站非电量三取二改造方案：
进行非电量保护改造前，江陵换流站的换流变、平波电抗器等设备的非电量保护存在瓦斯继电器可靠性差、油流继电器存在误动隐患等问题。另外换流变、平抗非电量继电器仅有两副跳闸接点，继电器的任一跳闸接点动作均使会直接出口，继电器和装置故障导致单极闭锁风险较大。根据国家电网公司生产技术部要求，湖北电力公司在2012年换流站年度大修期间，实施江陵换流站非电量保护改造。
图5 改造前非电量保护图
图6 改造后非电量保护图
为提高瓦斯和油流继电器动作可靠性，江陵换流站计划更换为具有三副独立跳闸接点的瓦斯和油流继电器，采用三取二出口模式，从源头及保护逻辑两方面彻底消除非电量保护继电器单一接点故障误动隐患。
改造中计划对原有的继电器进行更换，对非电量保护逻辑进行改造，包括回路改造、增加板卡、更改程序实现三取二功能。
改造前的非电量保护原理图如图5所示。改造前设备非电量继电器有两副跳闸接点，上送ETCS（Electronic Transformer Control System），经保护逻辑判断后，上送极控制保护屏PCP，出口跳闸和报警。其中任何一副接点动作，保护都将出口跳闸。
改造后的非电量保护原理图如图6所示。改造后设备非电量继电器有三副跳闸接点，接点信号上送ETCS，在ETCS内经过三取二逻辑判断，只有当继电器的至少两副接点动作，才上送跳闸信号至PCP，出口跳闸和报警。继电器仅一副接点动作，保护不出口跳闸。
4.总结
高压直流输电中换流变和平抗等设备的非电量保护“三取二”方案，能有效降低非电量保护误动、拒动的概率，是现阶段高压直流输电系统非电量保护冗余方式的较好选择。
通过对已有的几种非电量保护设计方案进行分析对比，并结合江陵换流站的实际情况，对江陵已有的非电量保护进行了三取二改造，大大降低了换流站非电量保护非计划停运概率，增加了直流系统运行可靠性，确保了跨区电网安全稳定运行。
参考文献
[1]曹志辉，彭春燕.变压器非电量问题分析[J].变压器，2010，
47（8）：51-54.
[2]杨振东，宁波，谭静.换流变压器非电量保护误动原因分析及解决措施[J].华中电力，2010，23（5）：52-55.
继电器的保护原理范文6
【关键词】高压真空接触器 电气控制回路优化设计
高压真空接触器具有噪声小、使用寿命长、可频繁操作等优势，在电厂、石化、冶金、矿业等领域，广泛用于高压电动机的控制和保护。高压真空接触器可与高压熔断器以及继电保护装置组合在一起，成为具有综合保护特性的高压真空接触器一熔断器组合电器。也称综合起动器，俗称F―C回路。短路保护由熔断器进行，而高压真空接触器主要保护负载的过载等。
传统继电保护装置基于各种继电器的配合实现各种保护和控制功能，微机综保装置的成功应用大大简化了保护和控制回路，降低了回路故障率，在断路器应用上获得普遍认可。但传统继电保护装置和微机保护装置多针对高压断路器的应用而设计、开发，且由于接触器的电气控制原理图的自身设计原因，则普遍存在如下问题：
(1)不能进行分、合闸回路监视；
(2)防跳功能无法实现；
(3)不能可靠合闸等。
针对上述问题，本文对机械保持型高压真空接触器的电气控制原理进行了较为详细的分析，并提出了可靠的解决办法。
1 问题的出现及其原因分析
高压断路器经过几十年的发展，其电气接线图从早期的油断路器和ZN21、ZN28真空断路器的简单原理逐步发展为VD4、VS1等具有很强的通用性，包含了防跳、闭锁的功能，可普遍与常规综保和微机综保配合实现对设备运行的可靠控制、保护和监视等。从而大大提高了设备现场运行的可靠性、实用性。高压真空接触器的操动机构多为电磁机构，不同于断路器的弹操机构，没有储能回路，因此其控制回路也大有不同。长期以来，大多厂家在接触器没有设计相应功能，但在实际应用过程中，高压真空接触器和高压断路器经常在同一配电室运行。为统一管理，大多用户都要求接触器与断路器具有基本类似的保护控制回路，确保其正常操作、记录、巡视等习惯上与断路器一致，从而避免主观可能导致的事故。因此，我们有必要分析、探讨高压真空接触器的控制原理，并探讨其功能最优的电气控制方案。
目前，高压真空接触器典型的电气原理图如图1所示。
图中虚线框内为接触器的内部线路，其合闸过程如下：启动SC合闸按钮，合闸辅助继电器K2则动作，K2的两个串联常开触点切换成闭合触点，合闸回路得电，机构动作，机械锁扣使接触器保持在合闸位置，完成合闸操作，合闸后。接触器的辅助触点S3切换，解除合闸控制回路的K2。分闸过程如下：启动SO分闸按钮，分闸线圈得电，解除机械锁扣，接触器分闸，辅助触点S3切换。
该原理图的优点是回路简单，原理清晰，分析容易，但并不符合实际应用需要。在实际应用过程中，暴露出较多的问题：
(1)没有防跳回路。防跳功能能够防止开关在合分操作后，合闸信号和分闸信号持续时，造成开关频繁自动合分的现象。较多厂家在接触器没有设计防跳回路，需要在外部通过增加中间继电器等实现该功能。多数用户习惯于将接触器的控制回路与断路器对等起来分析，而断路器的防跳均在开关内部实现，通过短接两个接线即可启用该功能。高压真空接触器控制和保护的负载多为高压电动机。高压电动机启动电流较大(一般为满载电流的6倍)，没有防跳功能的接触器控制故障时会导致负载对电网的极大冲击。造成系统配电设备和负载的严重损伤。因此，非常有必要对高压真空接触器设计防跳回路。
(2)存在合闸不可靠的可能。辅助开关触点的切换几乎都有一个特征：常开触点切换成闭合触点要比常闭触点切换成断开触点的时间晚，一般在40％左右的行程，有些则达到60％，具体分析见图2。同时高压真空接触器的合闸时间要比高压断路器长，断路器的合闸时间一般在60ms以内。而接触器一般为100～150ms。因此有可能出现合闸按钮按下时，高压真空接触器还没有真正合到位，S3辅助触点就已经断开，将合闸回路切除，则合闸辅助继电器K2有可能动作没到位或者刚到位就失电释放(继电器动作时间和返回时间一般为20ms左右)，导致合闸回路没有得到充分的能量输入，合闸不能到位。此时，即使合闸按钮的闭合时间足够长，也不能克服这一点。看似产品机构不可靠的问题，而根本原因是，高压真空接触器的合闸不同于断路器。断路器先通过储能机构储能，合闸时合闸电磁铁得电启动机构合闸即可，合闸过程中的能量来自于其储能机构。而真空接触器的合闸则需要全过程合闸线圈得电，直至合闸到位，因此需要保证合闸回路获得充分的通电时间。根据客户对部分厂家产品的评价，此类问题确实较为普遍。
(3)合闸回路的设计对外部合闸辅助继电器辅助触点的容量要求非常高。通常情况下，高压真空接触器的合闸电流在DC220V时，约为3～7A，接触器式继电器触点长期载流能力虽然达10A以上，而其开断直流电流的能力仅为0.3A(一般额定开断容量为60W)，即使双触点串联额定开断能力也只有0.6A，也无法满足接触器合闸所需的开断和关合容量的要求。因此，用户必须采用能开断大容量的大功率低压接触器来控制合闸。带来成本高、功耗大等问题。
(4)不能实现跳位监视功能(或合闸回路断线功能)。高压断路器通过在分、合闸回路的分闸按钮上并联继电器都可以实现回路监视功能，这些继电器为了保证开关不会误动，其阻值与断路器分、合闸线圈的阻值相比来说很大(比如约为10kΩ)，从而保证继电器可获得足够的分压，而断路器分、合闸线圈不能动作。但高压真空接触器的合闸控制是通过合闸辅助继电器来实现的，该继电器的阻值也比较大(220V的继电器阻值约在8kΩ)。因此在分闸后，合闸线圈分压仍有可能达到动作电压而合闸：或跳位监视继电器分压达不到动作电压而显示回路断线等一系列问题。
(5)不能同微机保护装置可靠匹配。微机综保装置大大简化了开关设备的线路，且可靠性、稳定性都有保障。长期以来，微机综保装置的内部接线原理都是针对高压断路器的需要设计的，容纳了保护、控制、监视、通信等功能，成为开关行业的有力保障。高压接触器却很少有人关注，因此，微机装置在高压接触器的控制保护应用上。大多不能完全适用。比如：微机的分合闸控制都设置了自保持回路，确保开关准确到位后。才解除指令。而高压接触器的合闸辅助继电器过大的阻值使得该自保持回路不能启动，因此合闸的可靠性与合闸指令的长短表现出很大关系。同时微机的合位、跳位监视也不能发挥正常功能。个别厂家将接触器的合闸回路与合闸控制回路合并企图解决该问题，但微机的合闸回路瞬间最大通流一般不超过5A，且其开断能力有限。不能直接断开该直流回路，因此，造成微机装 置本体合闸回路经常烧坏。
因此，接触器的操作回路既要照顾到与断路器相似，同时还应保证本身操作的可靠性。设计一种实用、可靠的高压接触器电气控制原理变得极为必要。
2 解决方案
根据市场反馈信息以及接触器的设计、应用经验，厦门兴厦控电气有限公司设计了应用于该公司VCF~真空接触器一熔断器组合电器的电气原理图，重新设计了合闸回路和合闸控制回路，如图3所示。
图中虚线框内为接触器的内部线路，其合闸过程如下：启动SC合闸按钮，合闸辅助继电器K2则动作，K2的两个常开触点切换成闭合触点，合闸回路得电，机构动作。机械锁扣使接触器保持在合闸位置，完成合闸操作，同时，接触器的辅助触点S3切换，解除合闸控制回路的K2。分闸过程如下：启动SO分闸按钮，分闸线圈得电，解除机械锁扣，接触器分闸，辅助触点S3切换。
通过该电气控制原理，基本克服了传统原理图所存在的一些缺陷，具体如下：
(1)合闸采用双绕组结构，使产品合闸辅助继电器的可靠性得到大大提高。合闸回路采用双绕组后，合闸辅助继电器闭合瞬间的接通电流和断开瞬间的开断电流均为同时流经合闸线圈YB和保持线圈YC的电流(在电保持中为保持电流)，此电流比较小，因此，普通继电器完全可以满足要求。其合闸过程如下：合闸辅助继电器K2的串联常开触点闭合之后，K1得电，K1的两个串联常开触点切换成闭合触点，短接了YC，此时，电压全部加在YC上，此时电流约在7A以上，接触器合闸，然后K1失电，合闸回路电流又恢复到较小值，此时K2断开。在整个合闸动作过程中，合闸辅助继电器K2的串联触点不论是在闭合还是断开过程，经过的都是小电流(一般不超过0.3A)，而在闭合后经过的是较大电流(正常的合闸电流)，因此，合闸过程对K2的触点容量要求大大降低，只要采用电气寿命和机械寿命能够与高压真空接触器匹配的接触器式中间继电器即可。对回路来说，也大大降低了电流阶跃产生的过电压。从而更为有效的保护了控制回路本身的可靠性。
(2)增加了可选的防跳回路。启用防跳功能时，只需内部的JP接通，或者通过外部的接线端子短接即可。具体实现过程可根据图3分析。在此，不再赘述。
(3)合闸操作的可靠性获得保证。合闸按钮SC按下后，K2动作，并通过K2本身的触点自保持，接触器动作。S3动作。S3的常闭触点闭合后，启动K3继电器，从而断开K2的通电回路。K2自保持接触，完成合闸操作。如此，合闸辅助继电器K2获得了足够的通电时间，即多获得了在真空接触器合闸过程中辅助触点切换时间差(常开触点变成常闭触点与常闭触点变成常开触点的时间差)、K3继电器的动作时间(20ms)以及K2继电器的返回时间(20ms)，因此合闸的可靠性获得可靠保证。
(4)可与多种微机综保装置配合，并实现了分、合闸回路断线监测功能。在合闸控制回路中增加了并联电阻R(一般取1kΩ以下。与高压断路器合闸电磁铁阻值接近)，使得该回路的电阻大大降低，因此可以确保合闸回路监视继电器的可靠动作，同时，又不致于K2误动。与微机的自保持回路配合同样也得到保证。同时，该接线保证了产品本身操作更为可靠，与外部的配合更为有效。且功能实现与高压断路器类似。符合常规的设计和使用习惯。
厦门兴厦控电气有限公司设计的电气原理图从根本上解决了真空接触器的应用问题，并大大提高了产品，乃至整个控制回路的可靠性，实现了功能上与断路器控制基本一致的理念。极大地方便了开关柜生产厂以及用户，使其实用性获得极大提高。
